水平井段优化设计方法综述

影响水平井开发效果的因素很多,如油藏物性、流体性质、夹层等,但是能够人为控制的因素只有水平段长度、位置、方向、轨迹、完井方式和工作制度等,因此水平井优化设计尤其是水平段长度、水平段位置优化设计就显得非常重要,这是防止水平井过早见水见气并实现水平井高效开发的基础和关键。很多学者也提出了各种水平井水平段合理位置、合理长度的计算方法。为了了解这一领域的研究进展,综述了前人在水平井优化设计方面提出的理论方法。     

南海某油田水平井钻遇储层品质及其在油藏中的位置与产量的关系研究

南海某油田水平井开发过程中出现不同井产液量、产液性质的差异。通过岩芯分析资料、水平井测井和产量资料考察该区储层品质的特征、水平井钻遇储层品质、水平井在油藏中的位置、水平井的产液量和产液性质的关系,指出储层的品质及其在油藏中的位置与水平井的产量和产液性质存在关系。水平井设计考虑钻遇储层的品质和油藏的位置关系,可获取更高的经济价值。     

深部巷道顶板软弱夹层对围岩稳定性的影响研究

为了研究深埋巷道顶板软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响，采用理论分析和数值模拟的方法，对巷道顶板软弱夹层厚度、位置和数量进行系统性研究。研究结果表明：(1)将顶板简化为弹性体和西原模型构成的组合系统，可以较好地描述顶板软弱夹层变形，当软弱夹层受力大于其屈服应力时，顶板失稳；(2)顶板软弱夹层对顶板具有一定的应力弱化作用，且在软弱夹层位置存在明显的应力跳跃现象，随着夹层数量的增加，底板应力集中程度略微增加；(3)距离顶板较近的软弱夹层对巷道围岩变形量影响较大，且在软弱夹层位置存在变形突变，巷道顶板易发生离层。结合数值模拟结果，当巷道顶板存在软弱夹层时，应及时采取支护措施，防止软弱夹层超过屈服应力导致巷道失稳冒落。     

不同分布距离的软弱夹层对巷道稳定性影响分析

通过FLAC软件模拟了软弱夹层对深部巷道稳定性影响,主要模拟研究顶部分布有软弱夹层的回采巷道的围岩稳定性,总结了软弱夹层分布距离与巷道围岩位移、围岩塑性区及应力的关系,得出了软弱夹层的不同位置对围岩变形、应力影响的一些量化成果。     

江苏油田水平井测井解释应用

介绍了湿接头和泵入法两种测井施工工艺的优缺点。分析水平井与直井在测井环境、测井响应等方面的差异,研究水平井测井中自然电位、自然伽玛、声波测井在层界面的响应特征,探讨了水平井油水层判别方法。以XXX水平井为例,对井眼轨迹在储层中的位置,以及电阻率测井响应和孔隙度测井响应的变化做出了合理的解释。     

动力扰动下含软弱夹层巷道围岩稳定性数值分析

为了研究动力扰动下不同厚度a、位置h和倾角θ的软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响,利用有限元软件ABAQUS对含有夹层巷道受到采场爆破作用下围岩的力学响应进行数值分析,并结合冬瓜山铜矿深部出矿巷道实际提出支护优化方案。结果表明,动力扰动下:1)巷道顶板和两帮应力、位移与夹层厚度a或位置h呈非线性变化关系,围岩的稳定性随着a或h的增加先减小后增大,说明了厚度a或位置h对围岩次生静应力和动力扰动衰减的影响程度的相对变化;2)随着软弱夹层倾角θ增大,夹层对动力波的衰减作用增大,夹角较大时,对动力波的衰减作用更显著;3)软弱夹层对冬瓜山铜矿出矿巷道围岩的稳定性起重要作用,支护措施和技术参数优化可有效控制围岩变形,验证了上述研究的正确性。     

不同位置的软弱夹层对巷道稳定性的影响

通过FLAC软件模拟软弱夹层对深部巷道稳定性的影响,主要是在淮北任楼矿Ⅱ5110机巷岩层分布的基础上模拟研究顶部分布有软弱夹层的回采巷道的围岩稳定性,重点研究了3个方案,分别是夹层在锚杆锚固区内部、锚固区边缘及锚固区外部,总结了软弱夹层在不同锚固位置对巷道围岩位移、围岩塑性区及应力的影响。结果表明,当软弱夹层在锚杆锚固区边缘时对巷道的稳定性影响最大。     

直井—水平井混合井网动态特征流线模拟

基于无限导流水平井模型建立并求解了混合井网流线模型。运用编写的流线模拟器研究了五点VIHP(直井注—水平井采)混合井网水驱动态特征。研究表明,驱替过程中水平井在靠近其端部位置先见水,并逐渐水淹;与VIVP(直井注—直井采)井网相比,VIHP井网能有效提高井网注入能力;且水平井穿透比越大,注入能力提高越明显。研究结果为水平井水淹规律认识以及VIHP混合井网开发方案设计提供了理论基础。     

煤与软弱夹层组合体裂纹扩展及变形破坏规律数值模拟研究

针对含软弱夹层煤体承压力学性状复杂、现场容易引发片帮的问题,采用实验室试验和数值模拟方法,对不同位置和厚度夹层组合体进行了研究,揭示煤与夹层组合体裂纹扩展及变形破坏规律。研究结果表明,随着夹层厚度的增加,组合体试样的强度降低,组合体达到峰值前的应变滞后,表明软弱夹层有助于提升组合体的变形程度,降低组合体的整体刚度和弹性模量;随着夹层位置由组合体上部向下部移动,组合体整体抵抗变形和破坏的能力逐渐减弱,强度大小为：无夹层>1/4上部>中部>3/4下部;随着压缩程度的增加,破坏现象逐渐向夹层上部以及下部层位转移,加载初期上部层位裂纹占比逐渐增加,裂纹发育扩展具有优先性,当组合体承载达到峰值后,下部层位裂纹占比增大,破坏才会发生并逐渐增强。研究成果可为控制巷道及工作面片帮、破坏失稳等提供理论参考。     

顶板中软弱夹层对巷道稳定性影响研究

巷道顶板中含有软弱夹层,它的位置和厚度是影响顶板稳定性的重要因素,结合岩石力学、材料力学知识,采用理论分析、数学计算等综合方法,以层状复合岩梁为基础,通过铰接岩梁稳定性分析,对软弱夹层的厚度、位置对顶板稳定性的影响进行研究.得出了当组合梁的中间软弱夹层厚度一定时,随着软弱夹层离顶板越来越远,顶板所受的最大拉应力也越来越小,而且曲线规律变化的结论;同时推导出了岩层厚度与稳定跨距的关系,确定离层跨距为稳定性判别指标.将研究成果应用于实践,取得了很好的效果.     

水平井设计及地质导向技术应用——以古龙油田为例

大庆外围油田葡萄花油层地质条件复杂,水平井钻井难度大,详细论述了通过多种学科相结合方法,精细描述油藏的构造特征、储层分布特征等,地震反演约束三维地质建模,优化水平井设计。加强了地质导向工作,应用LWD测井、现场录井及气测等基础资料,总结了水平井钻头位置以及钻出油层位置的判断方法,深化了利用水平井进、出油层的海拔计算地层倾角的方法,探讨了水平井设计及地质导向技术在大庆外围油田的应用前景。     

水平井漂浮下套管技术研究与应用

鉴于辽河油田长水平段水平井存在套管下入的难题，开展了漂浮下套管技术研究与应用。通过对漂浮下套管技术的工艺原理、结构特点、漂浮接箍安放位置及现场应用研究，分析了该技术的特点及优势。现场成功应用表明，漂浮下套管技术是解决水平井套管下入摩阻大问题的有效方法之一，应用该技术可以显著提高水平井套管下入时效。     

软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用

针对软硬煤复合煤层的煤层气抽采效率低、煤层纵向剖面上抽采不均衡等问题,为了实现大面积快速、整体高效抽采煤层气,以沁水盆地赵庄井田3号煤层为例,对软硬煤分层特征进行精细评价,优化了软硬煤复合煤层中的局部硬煤段,研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气技术方法,在对水平井压裂裂缝扩展规律研究的基础上,研究了分段压裂水平井开发煤层气技术对策。研究结果表明:3号煤层软硬煤结构分层明显,软硬煤存在明显的自然伽马和电阻率测井响应特征;硬煤层中水平井压裂能形成一条复杂不规则的垂直裂缝,裂缝易于沿脆性较强的顶板岩层扩展延伸,裂缝能够扩展延伸进入软煤层,提高软硬煤的压裂增产效果;硬煤层中水平井位置和压裂施工排量是影响裂缝扩展效果的两个因素,压裂施工排量影响程度较大、水平井位置影响程度较小。针对这一特点,进一步研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气4个关键技术:①水平井射孔、压裂段优选工艺技术;②油管拖动大排量水力喷射防窜流工艺技术;③"大排量、大规模、中砂比"的段塞式清水携砂压裂工艺技术;④气/水分井同步生产精细化排水采气技术。工程试验证明,该技术能大幅度提高煤层气水平井单井产量,突破了软硬煤复合煤层低产技术瓶颈,为软硬煤复合煤层的煤矿区煤层气抽采和瓦斯灾害治理提供了技术途径。     

矿山边坡软弱夹层赋存状态及蠕变特性对边坡稳定性影响研究

含软弱夹层的露天矿山边坡是一种广泛存在的地质体,其弱强度的夹层岩土体更易导致边坡发生滑坡失稳。然而,目前对含缓倾软弱夹层矿山边坡的研究不够系统深入,且缺乏对其的长期稳定性分析研究。本研究依托某典型的含缓倾软弱夹层露天矿山边坡,系统分析了软弱夹层赋存状态多因素影响下边坡的位移变形演化规律及破坏模式;借助能描述软弱夹层蠕变特性的 Burgers 本构模型,深入探讨了含软弱夹层矿山边坡的长期稳定性。研究结果表明：弱强度参数的缓倾软弱夹层对边坡稳定性也会产生显著影响,软弱夹层的倾角和埋藏深度会明显影响边坡滑裂带位置,且在临界破坏时沿软弱夹层形成完整的贯通滑面;软弱夹层的蠕变特性降低了边坡的长期稳定性。研究成果将为分析此类矿山边坡的工程问题提供借鉴。     

水平井钻井地质设计优化及关键环节探讨

水平井在大庆油田外围薄层、低丰度边际储量的开发中发挥了重要作用。水平井钻井地质设计是油气勘探开发部署的具体体现,为了进一步提升钻井成功率,探讨了水平井钻井地质设计关键环节,对影响钻井成功率的地质因素进行了分析,提出了从优化水平段长度和方位设计、选择最佳靶点位置和垂向位置、加强动静态资料的分析、跟踪钻井进度及时调整设计内容等方面来优化水平井钻井地质设计,在实际应用中取得了较好的应用效果。     

10-201回风顺槽软弱夹层顶板及围岩控制技术

为保障木瓜矿10-201回风顺槽含软弱夹层顶板的围岩稳定,采用FLAC3D数值模拟软件进行软弱夹层位置对压力拱厚度就内边界位置的影响进行模拟分析;基于数值模拟结果,结合回风顺槽软弱夹层顶板的具体特征,确定围岩控制对策为协同耦合支护,包括:软弱夹层与硬岩层间的耦合、支护与围岩间的耦合和支护构件间的协同耦合.基于围岩控制对...     

底板软弱夹层对巷道围岩稳定性的影响分析

煤层底板软弱层位易出现应力集中,增大巷道围岩稳定性控制难度。基于此,本文通过FLAC3D数值软件建立含底板软弱夹层的巷道围岩稳定性计算模型,分析了软弱夹层影响下巷道的应力、变形和破坏特征,研究了软弱夹层位置和厚度对巷道稳定性的影响规律。研究结果表明:①有无软弱夹层的对比分析结果显示,底板软弱夹层增大了巷道围岩稳定性控制的难度;②巷道底板围岩最大位移和锚喷支护层最大弯矩随软弱夹层厚度的增大而增大;③巷道底板围岩最大位移和锚喷支护层最大弯矩随软弱夹层距巷道底板距离的增大而减小;④针对底板软弱夹层的特点,提出了改变巷道围岩支护方法和强化破裂围岩体强度等施工建议。     

煤层气水平井连通井组轨道设计与控制方法

煤层气水平井组由一口或几口水平井与一口洞穴直井连通,共同利用该直井进行采气作业,因此煤层气水平井需进行两井连通作业。依据煤层气水平井组的特点,建立了以煤层气水平井为基准的坐标体系,并推出了两井坐标体系的转换公式;考虑到连通井段短和轨道控制要求高的特点,优选出增-增-稳设计剖面,并建立了分段轨道优化设计方法;以逐步缩小洞穴井与水平井相对位置的不确定性椭圆范围为目标,提出了煤层气水平井轨道测量的方法及稳斜扭方位的轨道控制模型。通过以上的基础研究,形成了较系统的水平井连通井组轨道设计与控制方法,并结合现场应用进行了连通轨道控制的分析。     

含水平夹层边坡稳定性及破坏规律研究

基于极限平衡法中的Morgenstern-Price法分析2种类型的含水平夹层边坡在不同夹层厚度、位置下的安全系数的变化规律,并结合FLAC3D强度折减法进行数值模拟,揭示含水平夹层边坡的破坏规律。结合大量算例得出如下结论:(1)当硬土边坡中含有水平软土夹层时,软土夹层对边坡稳定性起削弱作用。相反,当软土边坡中含有水平硬土夹层时,硬土夹层对边坡稳定性起强化作用。而且水平夹层位置越靠近坡脚,这2种作用越明显,进而得知土质边坡的敏感部位为坡脚水平所在的土层;(2)相对于匀质边坡来说,含水平夹层的边坡破坏形式主要有3种。以夹层厚度h=4m为例,2种情况下随着夹层位置的下移,均会依次出现3种破坏形式,剪切滑动带的数量由1个发展为2个,最后合并为1个;(3)采用M-P法与FLAC3D强度折减法相结合的分析方法,不仅能快速、有效计算出边坡的安全系数,总结出含水平夹层边坡稳定性的变化规律,更有助于从边坡内部分析其破坏规律。     

含软弱夹层顺层岩体边坡爆破试验研究

以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料嵌入预制水泥砂浆体制作含软弱夹层的顺层岩体台阶爆破模型,进行了不同爆破条件下含软弱夹层顺层岩体的爆破模型试验。试验结果表明：爆破后将软弱夹层空间展布分为4个区域：爆腔区、压密区、影响区和无扰动区,其中爆腔区、压密区和影响区构成了模型的层裂区;压密区密度随爆源距离的增加呈先增大后减小的规律,最后减小至爆破前密度。模型的层裂范围随软弱夹层含水率、最小抵抗线、爆破药量的增加而增加,随软弱夹层厚度的增加出现先增大后减小的规律。不同药包位置的试验证明,改变炮孔的装药位置可以降低或克服含软弱夹层的岩体的层裂作用。